Odkąd pierwsze gwiazdy zaczęły migotać około 100 milionów lat po Wielkim Wybuchu, nasz wszechświat wyprodukował około jednego tryliona bilionów gwiazd, z których każda pompuje światło gwiazd do kosmosu. To zadziwiająca ilość energii, ale dla naukowców z Fermi Large Area Telescope Collaboration stanowiło wyzwanie. Hannah Devlin z The Guardian donosi, że astronomowie i astrofizycy podjęli się monumentalnego zadania, jakim jest obliczenie ilości światła emitowanego przez świat, odkąd wszechświat zaczął się 13, 7 miliarda lat temu.
Więc ile jest światła gwiazd? Według artykułu w czasopiśmie Science w naszym wszechświecie wyprodukowano 4 × 10 ^ 84 fotonów światła gwiazd lub 4 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 fotonów.
Aby dotrzeć do tej niesamowicie gigantycznej liczby, zespół przeanalizował dane z dziesięcioleci z Fermi Gamma-ray Space Telescope, projektu NASA, który zbiera dane na temat powstawania gwiazd. Zespół przyjrzał się konkretnie danym z pozagalaktycznego światła tła (EBL) kosmicznej mgły przenikającej wszechświat, w której kończy się 90 procent promieniowania ultrafioletowego, podczerwonego i widzialnego emitowanego przez gwiazdy. Zespół zbadał 739 blazarów, rodzaj galaktyki z supermasywną czarną dziurą w środku, która wystrzeliwuje strumienie zdjęć promieni gamma bezpośrednio w kierunku Ziemi z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Obiekty są tak jasne, że nawet bardzo odległe blaszary można zobaczyć z Ziemi. Te fotony z błyszczących galaktyk zderzają się z EBL, który pochłania część fotonów, pozostawiając ślad, który badacze mogą badać.
Spojrzenie na blazary w wieku od 2 milionów do 11, 6 miliarda lat pozwoliły naukowcom na użycie czułych instrumentów w teleskopie Fermi do analizy ich światła, mierząc ile promieniowania straciło, przechodząc przez EBL. To pozwala im stworzyć dokładną miarę gęstości lub grubości EBL w czasie, zasadniczo tworząc historię światła gwiazd we wszechświecie, ponieważ w głębokiej przestrzeni odległość i czas są prawie takie same.
„Używając blazarów w różnych odległościach od nas, mierzyliśmy całkowite światło gwiazd w różnych okresach czasu”, powiedział współautor Vaidehi Paliya z Clemson University w komunikacie prasowym. „Zmierzyliśmy całkowite światło gwiazd każdej epoki - miliard lat temu, dwa miliardy lat temu, sześć miliardów lat temu itd. - aż do momentu, kiedy gwiazdy powstały po raz pierwszy. To pozwoliło nam zrekonstruować EBL i określić historię formowania się gwiazd we wszechświecie w sposób bardziej skuteczny niż wcześniej ”.
Badacze próbowali zmierzyć EBL w przeszłości, ale nie byli w stanie przedostać się przez zlokalizowany pył i światło gwiazd blisko Ziemi, co praktycznie uniemożliwia zebranie dobrych danych na temat EBL. Jednak teleskop Fermi ostatecznie pozwolił zespołowi zminimalizować tę interferencję, patrząc na promienie gamma. Zebrane przez nich dane są zgodne z wcześniejszymi szacunkami dotyczącymi gęstości EBL.
Badanie pokazuje, że szczyt formowania się gwiazd we wszechświecie miał miejsce około 11 miliardów lat temu. Z czasem drastycznie zwolniło, ale gwiazdy wciąż się formują, a około siedmiu nowych gwiazd zapala się na Drodze Mlecznej każdego roku.
Badanie było nie tylko ćwiczeniem w niszczeniu klucza zerowego. Ryan F. Mandelbaum z Gizmodo informuje, że pomiar daje naukowcom górną granicę liczby galaktyk, które unosiły się około 12 miliardów lat temu podczas Epoki Reionizacji, okresu, w którym ciemna materia, wodór i hel najpierw zlewały się w gwiazdy i zwykłą materię . Możliwe jest również, że pomiar EBL może pomóc w opracowaniu nowych sposobów wyszukiwania nieznanych rodzajów cząstek.
Astrofizyk Clemson i główny autor, Marco Ajello, mówi w komunikacie, że badanie jest również dobrym krokiem w kierunku zrozumienia najwcześniejszych dni wszechświata.
„Pierwszy miliard lat historii naszego wszechświata to bardzo interesująca epoka, która nie została jeszcze zbadana przez obecne satelity” - mówi. „Nasz pomiar pozwala nam zajrzeć do środka. Być może kiedyś znajdziemy sposób, aby spojrzeć wstecz na Wielki Wybuch. To jest nasz ostateczny cel. ”
